TÉRCIO CÂMARA

OFICINA DE CIÊNCIAS

MATERIAIS: CONDUTORES E ISOLANTES DE CALOR

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Nós estudamos termodinâmica, temperatura, calor e sensação térmica.

NA AULA ANTERIOR

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ACOLHIDA: Apresentação do conteúdo à turma.

APRESENTAÇÃO DA AULA:

- Conteúdo: Materiais condutores e isolantes de calor.

- Recursos: Slides.

- Atividades em sala: Exercícios para fixação do conteúdo.

- Atividade para casa: Pesquise outros materiais que isolam calor.

ROTEIRO DA AULA

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O equilíbrio termodinâmico e a vida na Terra

O equilíbrio termodinâmico é uma condição rara de

acontecer na natureza.

O equilíbrio termodinâmico é uma condição rara de

acontecer na natureza.

Os seres vivos são sistemas abertos, pois têm trocas de energia e massa com o ambiente.

Quando um sistema é fechado, pode ocorrer a troca de energia, mas não de massa.

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O equilíbrio termodinâmico e a vida na TerraUma cadeia alimentar é um sistema aberto. A energia solar é convertida em energia química passada de um ser vivo para outro, e assim sucessivamente. A transformação de uma forma de energia em outra resulta em um fluxo de energia.

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Princípio das máquinas térmicas

A) Ao mergulhar a seringa com ar e vedada na água quente, o ar dentro dela recebe energia térmica, causando o aumento de sua temperatura, assim o ar se expande, ocupando um volume maior e aumentando a pressão. Quando as pressões interna e externa se tornam iguais novamente, o êmbolo para de subir.

B) Em um recipiente com gelo, a energia térmica da seringa e do ar quente de seu interior é transferida para o gelo, causando uma diminuição na sua temperatura e queda de pressão, ocupando volume menor. Assim, a pressão atmosférica empurra o êmbolo novamente para perto da posição inicial até que a pressão interna se iguale à do ar.

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Combustíveis e máquinas térmicas

Máquina térmica

Fonte de energia(combustível)

+ Calor Movimento

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Locomotiva a vapor

As principais partes envolvidas no funcionamento de uma locomotiva a vapor.

O carvão é queimado em uma fornalha, e a energia térmica liberada é utilizada para aquecer a água do reservatório.

O vapor formado pela ebulição da água é conduzido até um cilindro, que movimenta o pistão.

O movimento do pistão é transmitido às rodas por meio de algumas engrenagens.

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Motor de combustão interna

Utiliza combustíveis como a gasolina e o

álcool

A combustão ocorre dentro do motor

(1) O combustível entra no cilindro pela válvula de admissão.

(2) O pistão entra em movimento e comprime o combustível na câmara.

(3) Uma faísca liberada pela vela causa a combustão do combustível, e a explosão gera um aumento de pressão, que empurra o pistão para baixo.

(4) O pistão volta a subir empurrando os gases produzidos na combustão para fora do cilindro por meio da válvula de exaustão. As engrenagens transmitem o movimento para as rodas do veículo.

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Motor de combustão interna

Condução Convecção Irradiação

Obs: O calor se propaga, espontaneamente, de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura.

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Processo de propagação de calor

✔ Condução✔ Convecção✔ Irradiação

Obs: O calor se propaga, espontaneamente, de um corpo com maior

temperatura para um corpo de menor temperatura.

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Condução térmica Processo pelo qual o calor é transmitido de uma extremidade a outra através da

agitação molecular; Não há transmissão de matéria, mas somente transmissão de energia; Para que ocorra a condução, é necessário um meio material.

O calor se propaga da chama para a sua mão

através da condução.

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Obs – 01: A rapidez com que um material se aquece, determina se ele é um

bom condutor térmico, ou seja, quanto mais rápido um material se aquecer

melhor sua condutibilidade.

Obs – 02: A função do isolante térmico é evitar a transmissão de calor para o

meio ambiente.

Condução térmica

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A condução térmica no dia a dia

Os iglus (casa dos esquimós) são feitos de gelo, pois o gelo é isolante térmico, mantendo o ambiente interno mais quente que o externo.

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✔ Sob as túnicas claras (que refletem boa parte do calor do Sol), os beduínos no

deserto usam roupas de lã para evitar as perdas de calor, mantendo a temperatura

corporal constante.

✔ No inverno, os pássaros costumam eriçar suas penas para acumular ar entre elas.

Sendo isolante térmico, o ar diminui as perdas de calor para o ambiente.

A condução térmica no dia a dia

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Convecção térmica

Processo pelo qual o calor é transmitido de uma região para outra, através do

transporte de matéria;

Há transporte de energia e matéria;

Só ocorre em líquidos e gases;

A convecção ocorre devido à diferença de densidade dos fluidos que surge em virtude

do seu aquecimento ou resfriamento.

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Convecção térmica

Correntes de convecção num líquido em aquecimento

Ao se aquecer o líquido, as porções mais quentes das regiões inferiores tendo sua

densidade diminuída, sobe. As porções mais frias da região superior, tendo maior

densidade, descem.

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A convecção no dia a dia

O congelador de uma geladeira é colocado na parte superior porque ao se resfriar, o ar frio se torna denso e desce;

O ar condicionado é instalado em uma região superior pelo mesmo motivo;

Brisas terrestres (à noite) e marinhas (durante o dia) em regiões litorâneas;

No inverno o ar poluído próximo ao solo está mais frio que o ar puro das regiões mais elevadas. Então deixa de ocorrer a convecção, porque o ar frio está mais pesado e não sobe. Essa ocorrência recebe o nome de inversão térmica.

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Irradiação térmica Processo pelo qual há transporte de energia;

Não há transporte de matéria;

Não necessita de meio material para que ocorra;

Pode ocorrer no vácuo;

Ocorre através de ondas eletromagnéticas: raios infravermelhos (ondas de calor), luz, raios x, raios γ,

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A irradiação térmica no dia a dia Raios infravermelhos que são utilizadosna medicina, secagem de tintas e vernizes,

aquecimentode ambientes, películas fotográficas, mísseis etc.

Efeito estufa: o vapor d’água e o dióxido de carbono presentes na atmosfera terrestre formam uma camada transparente às ondas eletromagnéticas que chegam do sol e são absorvidas pela Terra aquecendo-a.

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01. Selecione a alternativa que supre as omissões das afirmações seguintes:I - O calor do Sol chega até nós por _________________________.II - Uma moeda bem polida fica __________ quente do que uma moeda revestida de tinta preta, quando ambas são expostas ao sol.III - Numa barra metálica aquecida numa extremidade, a propagação do calor se dá para a outra extremidade por ________________________.

a) radiação - menos - convecção.b) convecção - mais - radiação.c) radiação - menos - condução.d) convecção - mais - condução.e) condução - mais - radiação.

Gabarito – C

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02. No inverno, usamos roupas de lã baseados no fato de a lã:

a) ser uma fonte de calor.

b) ser um bom absorvente de calor.

c) ser um bom condutor de calor.

d) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior.

e) Ser uma fonte e condutor de calor.

Gabarito – D

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03. Julgue as afirmações a seguir:

I – A transferência de calor de um corpo para outro ocorre em virtude da diferença de temperatura entre eles;II – A convecção térmica é um processo de propagação de calor que ocorre apenas nos sólidos;III – O processo de propagação de calor por irradiação não precisa de um meio material para ocorrer.

Estão corretas:

a) Apenas I b) Apenas I e II c) I, II e III d) I e III apenas; e) Apenas II e III.

Gabarito – D

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04. Sobre os processos de propagação de calor, analise as alternativas a seguir e marque a incorreta:

a) a convecção é observada em líquidos e gases.b) a condução de calor pode ocorrer em meios materiais e no vácuo.c) o processo de propagação de calor por irradiação pode ocorrer sem a existência de meio material;d) o calor é uma forma de energia que pode se transferir de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles.e) O processo de convecção térmica consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido em razão da diferença de densidade entre as partes do fluido.

Gabarito – B

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05. Um recipiente cilíndrico de vidro tem área da base relativamente pequena se comparada com sua altura. Ele contém água em temperatura ambiente até quase a sua borda e é colocado sobre a chama de um fogão, como ilustra a figura.

A transmissão do calor por meio das moléculas da água durante seu aquecimento ocorre apenas por

a) condução.b) convecção.c) irradiação.d) condução e convecção.e) convecção e irradiação.

Gabarito – B

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NA PRÓXIMA AULA

Nós vamos continuar estudando sobre os materiais condutores e isolantes de calor